(57)【要約】  この構造材の熱処理方法は、構造材の一方向に延在し、前記一方向に垂直な方向に曲げが与えられた屈曲部を備えた構造材の熱処理方法であって、前記屈曲部の有効幅ｅを決定し；前記屈曲部から前記一方向に垂直な方向に向かう距離が前記有効幅ｅ以内である前記屈曲部を含む領域を有効幅領域と定義し、この有効幅領域のうち熱処理により硬化された領域が占める割合を硬化率ｆＭと定義した場合に、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率に基づいて硬化率ｆＭの範囲を決定し；前記硬化率ｆＭの範囲を満たすように前記構造材の前記有効幅領域に対して熱処理を行う。
2012026591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造材の一方向に延在し、前記一方向に垂直な方向に曲げが与えられた屈曲部を備えた構造材の熱処理方法であって、
前記屈曲部の有効幅ｅを決定し；
前記屈曲部から前記一方向に垂直な方向に向かう距離が前記有効幅ｅ以内である前記屈曲部を含む領域を有効幅領域と定義し、この有効幅領域のうち熱処理により硬化された領域が占める割合を硬化率ｆＭと定義した場合に、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率に基づいて硬化率ｆＭの範囲を決定し；
前記硬化率ｆＭの範囲を満たすように前記構造材の前記有効幅領域に対して熱処理を行う；
ことを特徴とする構造材の熱処理方法。
【請求項２】
前記変化率が、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の値であることを特徴とする請求項１に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項３】
前記変化率に基づいて算出された加工硬化係数Ｅｈが所定値以上になるように、前記硬化率ｆＭの範囲を決定することを特徴とする請求項２に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項４】
前記所定値が、前記硬化率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈであることを特徴とする請求項３に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項５】
前記硬化率ｆＭが１である場合の流動応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の流動応力との差をΔσｈ、前記硬化率ｆＭが１である場合の降伏応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力との差をΔσＹ、前記変化率をｂと定義した場合に、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（１）で表されるｆＭ−ｍｉｎ以上かつ１未満であることを特徴とする請求項２に記載の構造材の熱処理方法。
【数１】
2012026591.tif 000052
【請求項６】
前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（２）で表されるｆＭ−ｍａｘ以下であることを特徴とする請求項５に記載の構造材の熱処理方法。
【数２】
2012026591.tif 000053
【請求項７】
前記変化率が硬化率ｆＭに対する流動応力σｈの変化率と等しくなる境界硬化率ｆＭをｆＭ−ｍａｘに決定し、このｆＭ−ｍａｘに基づいて前記硬化率ｆＭの範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項８】
前記硬化率ｆＭの範囲を、下記式（３）を満足する範囲に決定することを特徴とする請求項７に記載の構造材の熱処理方法。
【数３】
2012026591.tif 000054
【請求項９】
前記硬化率ｆＭの範囲を、下記式（４）を満足するｆＭ−ｍｉｎ以上かつ１未満に決定することを特徴とする請求項７に記載の構造材の熱処理方法。
【数４】
2012026591.tif 000055
【請求項１０】
硬化率ｆＭが１である場合の流動応力と硬化率ｆＭが０である場合の流動応力との差をΔσｈと定義した場合に、このΔσｈと前記変化率との差が所定値以下になるように、前記硬化率ｆＭの範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項１１】
前記構造材中に含まれる化学成分について、炭素の質量百分率をＣ、シリコンの質量百分率をＳｉ、マンガンの質量百分率をＭｎ、ニッケルの質量百分率をＮｉ、クロムの質量百分率をＣｒ、モリブデンの質量百分率をＭｏ、ニオブの質量百分率をＮｂ、バナジウムの質量百分率をＶと定義した場合に、前記熱処理により硬化された領域が、下記式（５）及び（６）によって算出されたビッカース硬度以上の領域であることを特徴とする請求項１に記載の構造材の熱処理方法。
【数５】
2012026591.tif 000056
【数６】
2012026591.tif 000057
【請求項１２】
前記熱処理が、レーザによって行われることを特徴とする請求項１に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項１３】
前記熱処理の１パスが、前記一方向の全長にわたって連続的に行われることを特徴とする請求項１に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項１４】
構造材の一方向に延在し、前記一方向に垂直な方向に曲げが与えられた屈曲部を備える構造材であって、
前記屈曲部から前記一方向に垂直な方向に向かう距離が有効幅ｅ以内である前記屈曲部を含む領域を有効幅領域と定義し、この有効幅領域のうち熱処理により硬化された領域が占める割合を硬化率ｆＭと定義した場合に、この硬化率ｆＭが、１未満であり、かつ、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率に基づいて決定された硬化率ｆＭの範囲に含まれることを特徴とする熱処理された構造材。
【請求項１５】
前記変化率が、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の値であることを特徴とする請求項１４に記載の熱処理された構造材。
【請求項１６】
前記硬化率ｆＭの範囲が、前記変化率に基づいて算出された加工硬化係数Ｅｈが所定値以上になるように決定された範囲であることを特徴とする請求項１５に記載の熱処理された構造材。
【請求項１７】
前記所定値が、硬化率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈであることを特徴とする請求項１６に記載の熱処理された構造材。
【請求項１８】
前記硬化率ｆＭが１である場合の流動応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の流動応力との差をΔσｈ、前記硬化率ｆＭが１である場合の降伏応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力との差をΔσＹ、前記変化率をｂと定義した場合に、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（７）で表されるｆＭ−ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１４に記載の熱処理された構造材。
【数７】
2012026591.tif 000058
【請求項１９】
前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（８）で表されるｆＭ−ｍａｘ以下であることを特徴とする請求項１８に記載の熱処理された構造材。
【数８】
2012026591.tif 000059
【請求項２０】
前記各流動応力が、５％の塑性ひずみが生じたときの耐力として定義されることを特徴とする請求項１８に記載の熱処理された構造材。
【請求項２１】
前記一方向に垂直な幅寸法をｗ、硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０、構造材の前記一方向の最大応力がこのσＹ０になるような応力が前記一方向に向けて付与されたときの前記一方向に垂直な幅方向の各位置の応力をσｘと定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（９）により定義されることを特徴とする請求項１４に記載の熱処理された構造材。
【数９】
2012026591.tif 000060
【請求項２２】
厚さ寸法をｔ、ポアソン比をν、弾性率をＥ、硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０と定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（１０）により定義されることを特徴とする請求項１４に記載の熱処理された構造材。
【数１０】
2012026591.tif 000061
【請求項２３】
厚さ寸法をｔ、前記一方向に垂直な幅寸法をｗ、弾性率をＥ、硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０と定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（１１）により定義されることを特徴とする請求項１４に記載の熱処理された構造材。
【数１１】
2012026591.tif 000062
【請求項２４】
前記構造材中に含まれる化学成分について、炭素の質量百分率をＣ、シリコンの質量百分率をＳｉ、マンガンの質量百分率をＭｎ、ニッケルの質量百分率をＮｉ、クロムの質量百分率をＣｒ、モリブデンの質量百分率をＭｏ、ニオブの質量百分率をＮｂ、バナジウムの質量百分率をＶと定義した場合に、前記熱処理により硬化された領域が、下記式（１２）及び（１３）によって算出されたビッカース硬度以上の領域であることを特徴とする請求項１４に記載の熱処理された構造材。
【数１２】
2012026591.tif 000063
【数１３】
2012026591.tif 000064
【請求項２５】
前記熱処理が、レーザによって行われていることを特徴とする請求項１４に記載の熱処理された構造材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造材の熱処理方法及び熱処理された構造材に関する。
本願は、２０１０年８月２７日に、日本に出願された特願２０１０−１９０７４１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の構造材として、多角形断面を有する管状のプレス成形品等が多く用いられている。このような構造材は、大別すると二つの用途で用いられる。一つは、例えばエンジンコンパートメントやトランクルーム等を構成する構造材であって、自動車等が衝突した際に圧潰して衝撃エネルギを吸収するように作用する構造材である。もう一つは、例えばキャビン等を構成する構造材であって、自動車等が衝突した際にも乗員の生存空間確保の観点から変形が抑制されるような構造材である。【０００３】
このような構造材では、衝撃エネルギを吸収させるためにも、衝突時の変形を抑制するためにも、構造材の強度を高めることが必要であり、その方法としては、構造材の断面寸法や肉厚を大きくすることが挙げられる。しかしながら、この場合、構造材の体積や重量の増加につながり、燃費の悪化を招くばかりでなく、車両同士の衝突時における相手車両に与えるダメージの増大を招いてしまう。【０００４】
一方、構造材の断面寸法や肉厚を大きくせずに構造材の強度を高める方法として、プレス成形品等である構造材に対して部分的にレーザ熱処理を施す手法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜４）。ここで、レーザ熱処理とは、エネルギ密度の高いレーザビームを未処理の構造材に照射して構造材を局所的に変態温度又は融点以上の温度まで加熱し、その後、自己冷却作用によって焼入れ硬化を行うことを意味する。【０００５】
例えば、特許文献１には、レーザによりプレス成形品に局所的な熱処理を行ってプレス成形品の強度上昇を図る手法が開示されている。具体的には、特許文献１では、鋼板を冷間成形後、レーザビームにより所定温度以上に縞状或いは格子状に急速加熱し、その後冷却することで、冷間成形されたプレス成形品を強化している。このような手法を採用することで、プレス成形品全体を一様に熱処理した場合に比べて熱処理後の歪みの発生が抑制される。特に、特許文献１に開示された手法では、プレス成形品の外面上に長手方向への縞状に或いはプレス成形品の全外面上に格子状にレーザ熱処理を行っている。【０００６】
また、特許文献２に開示された手法にも、歪みの発生を抑制しつつプレス成形品の強度を高めることを目的としてプレス成形品に局所的な熱処理を行うことが開示されている。特に、特許文献２に開示された手法では、プレス成形品の強度が必要とされる部位、例えば車両衝突試験、有限要素法等により解析される高応力部に熱処理を行っている。具体的には、プレス成形品の長手方向全長に亘って延びるようにすじ状或いは格子状にレーザ熱処理を行っている。【０００７】
さらに、特許文献３には、レーザ熱処理を行う鋼板の含有成分を特定の成分に制御した上でレーザ熱処理を行う手法が開示されており、これにより鋼板の加工性を維持しつつレーザ熱処理された箇所の強度を高めている。特許文献３に開示された手法においても、強度を上昇させる必要のある箇所に対してレーザ熱処理を行っており、具体的にはプレス成形品の長手方向全長に亘って延びる直線状にレーザ熱処理を行っている。【０００８】
特許文献４には、プレス成形品の衝撃エネルギ吸収能力を高めることを目的として、プレス成形品の外周面に圧縮荷重の負荷方向に沿って線状にレーザ熱処理を行う手法が開示されている。このような手法によれば、衝撃荷重の入力方向と同じ方向に向けてレーザ熱処理が行われることから、変形に対する抵抗を大きくすることができると共に潰れモードを規則的にすることができる。特に、特許文献４に開示された手法では、圧縮荷重の負荷方向に沿ってプレス成形品の長手方向全長に亘って連続的にレーザ熱処理が行われている。【０００９】
いずれにせよ、特許文献１〜４に開示された手法では、いずれにおいても、プレス成形品の外面のうち強度が必要な部分にレーザ熱処理を行っている。具体的には、プレス成形品の長手方向全長に亘って連続的に延びる線状にレーザ熱処理を行うか、或いはプレス成形品の外面全体に亘って格子状等にレーザ熱処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】日本国特開昭６１−９９６２９号公報
【特許文献２】日本国特開平４−７２０１０号公報
【特許文献３】日本国特開平６−７３４３９号公報
【特許文献４】日本国特開２００４−１０８５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１には、円筒状の構造材がその軸線方向（ｘ方向）に圧縮荷重を受けた際の、軸線方向の圧縮応力σｘと圧縮ひずみεｘ（円筒状の構造材の長手方向の長さに対する長手方向の変形量）との関係を模式的に示している。このうち、図中のσ１、σ２及びσ３は、ピーク応力を示し、斜線Ｗで示した領域が、構造材による吸収エネルギ量を示している。特に、σ１は、初期ピーク応力を示している。【００１２】
ここで、上述したように自動車等に用いられる構造材には、衝突の際に衝撃エネルギを吸収する構造材（以下、「衝撃吸収用構造材」という）と、衝突の際にその変形を抑制する構造材（以下、「変形抑制用構造材」）とがある。これらのうち衝撃吸収用構造材では、吸収エネルギ量Ｗをできるだけ大きくすることが必要であると共に、初期ピーク応力σ１を比較的小さくすることが必要である。【００１３】
一方、変形抑制用構造材では、衝撃吸収用構造材とは異なり、初期ピーク応力σ１をできるだけ大きくすることが必要である。これは、初期ピーク応力σ１が大きくなれば、構造材に大きな応力が加わっても構造材が座屈しにくくなるためである。したがって、初期ピーク応力σ１が大きくなるように変形抑制用構造材に対してレーザ熱処理を行う必要がある。【００１４】
ところが、上述した特許文献１〜４に開示された手法では、初期ピーク応力σ１を全く考慮せずにレーザ熱処理を行っており、構造材の変形抑制能力が十分に高められているとは言い難い。【００１５】
そこで、上記問題に鑑みて、本発明の目的は、未処理の構造材に対して適切な箇所に熱処理を行って構造材を局所的に硬化させることで、変形抑制能力が十分に高められた構造材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、一方向（例えば、長手方向）に延びる少なくとも一つの屈曲部を備えた構造材に関して、未処理の構造材に対して熱処理を行う領域（箇所や量）と、熱処理後の構造材の変形抑制能力、特に初期ピーク応力との関係について検討を行った。【００１７】
その結果、各屈曲部から幅方向に向かう距離が有効幅以内である有効幅領域のうち、熱処理によって硬化せしめられた硬化領域の占める割合を適切に制御することにより、構造材の変形抑制能力、特に初期ピーク応力を高めることができることを見出した。【００１８】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の一態様に係る構造材の熱処理方法は、構造材の一方向に延在し、前記一方向に垂直な方向に曲げが与えられた屈曲部を備えた構造材の熱処理方法であって、前記屈曲部の有効幅ｅを決定し；前記屈曲部から前記一方向に垂直な方向に向かう距離が前記有効幅ｅ以内である前記屈曲部を含む領域を有効幅領域と定義し、この有効幅領域のうち熱処理により硬化された領域が占める割合を硬化率ｆＭと定義した場合に、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率に基づいて硬化率ｆＭの範囲を決定し；前記硬化率ｆＭの範囲を満たすように前記構造材の前記有効幅領域に対して熱処理を行う。【００１９】
（２）上記（１）に記載の構造材の熱処理方法では、前記変化率が、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の値であってもよい。【００２０】
（３）上記（２）に記載の構造材の熱処理方法では、前記変化率に基づいて算出された加工硬化係数Ｅｈが所定値以上になるように、前記硬化率ｆＭの範囲を決定してもよい。【００２１】
（４）上記（３）に記載の構造材の熱処理方法では、前記所定値が、前記硬化率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈであってもよい。【００２２】
（５）上記（２）に記載の構造材の熱処理方法では、前記硬化率ｆＭが１である場合の流動応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の流動応力との差をΔσｈ、前記硬化率ｆＭが１である場合の降伏応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力との差をΔσＹ、前記変化率をｂと定義した場合に、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（１）で表されるｆＭ−ｍｉｎ以上かつ１未満であってもよい。
【数１】
2012026591.tif 000003
【００２３】
（６）上記（５）に記載の構造材の熱処理方法では、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（２）で表されるｆＭ−ｍａｘ以下であってもよい。
【数２】
2012026591.tif 000004
【００２４】
（７）上記（１）に記載の構造材の熱処理方法では、前記変化率が硬化率ｆＭに対する流動応力σｈの変化率と等しくなる境界硬化率ｆＭをｆＭ−ｍａｘに決定し、このｆＭ−ｍａｘに基づいて前記硬化率ｆＭの範囲を決定してもよい。【００２５】
（８）上記（７）に記載の構造材の熱処理方法では、前記硬化率ｆＭの範囲を、下記式（３）を満足する範囲に決定してもよい。
【数３】
2012026591.tif 000005
【００２６】
（９）上記（７）に記載の構造材の熱処理方法では、前記硬化率ｆＭの範囲を、下記式（４）を満足するｆＭ−ｍｉｎ以上かつ１未満に決定してもよい。
【数４】
2012026591.tif 000006
【００２７】
（１０）上記（１）に記載の構造材の熱処理方法では、硬化率ｆＭが１である場合の流動応力と硬化率ｆＭが０である場合の流動応力との差をΔσｈと定義した場合に、このΔσｈと前記変化率との差が所定値以下になるように、前記硬化率ｆＭの範囲を決定してもよい。【００２８】
（１１）上記（１）に記載の構造材の熱処理方法では、前記構造材中に含まれる化学成分について、炭素の質量百分率をＣ、シリコンの質量百分率をＳｉ、マンガンの質量百分率をＭｎ、ニッケルの質量百分率をＮｉ、クロムの質量百分率をＣｒ、モリブデンの質量百分率をＭｏ、ニオブの質量百分率をＮｂ、バナジウムの質量百分率をＶと定義した場合に、前記熱処理により硬化された領域が、下記式（５）及び（６）によって算出されたビッカース硬度以上の領域であってもよい。
【数５】
2012026591.tif 000007
【数６】
2012026591.tif 000008
【００２９】
（１２）上記（１）に記載の構造材の熱処理方法では、前記熱処理が、レーザによって行われてもよい。【００３０】
（１３）上記（１）に記載の構造材の熱処理方法では、前記熱処理の１パスが、前記一方向の全長にわたって連続的に行われてもよい。【００３１】
（１４）本発明の一態様に係る熱処理された構造材は、構造材の一方向に延在し、前記一方向に垂直な方向に曲げが与えられた屈曲部を備える構造材であって、前記屈曲部から前記一方向に垂直な方向に向かう距離が有効幅ｅ以内である前記屈曲部を含む領域を有効幅領域と定義し、この有効幅領域のうち熱処理により硬化された領域が占める割合を硬化率ｆＭと定義した場合に、この硬化率ｆＭが、１未満であり、かつ、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率に基づいて決定された硬化率ｆＭの範囲に含まれる。【００３２】
（１５）上記（１４）に記載の熱処理された構造材では、前記変化率が、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の値であってもよい。【００３３】
（１６）上記（１５）に記載の熱処理された構造材では、前記硬化率ｆＭの範囲が、前記変化率に基づいて算出された加工硬化係数Ｅｈが所定値以上になるように決定された範囲であってもよい。【００３４】
（１７）上記（１６）に記載の熱処理された構造材では、前記所定値が、硬化率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈであってもよい。【００３５】
（１８）上記（１４）に記載の熱処理された構造材では、前記硬化率ｆＭが１である場合の流動応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の流動応力との差をΔσｈ、前記硬化率ｆＭが１である場合の降伏応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力との差をΔσＹ、前記変化率をｂと定義した場合に、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（７）で表されるｆＭ−ｍｉｎ以上であってもよい。
【数７】
2012026591.tif 000009
【００３６】
（１９）上記（１８）に記載の熱処理された構造材では、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（８）で表されるｆＭ−ｍａｘ以下であってもよい。
【数８】
2012026591.tif 000010
【００３７】
（２０）上記（１８）に記載の熱処理された構造材では、前記各流動応力が、５％の塑性ひずみが生じたときの耐力として定義されてもよい。【００３８】
（２１）上記（１９）に記載の熱処理された構造材では、前記一方向に垂直な幅寸法をｗ、硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０、構造材の前記一方向の最大応力がこのσＹ０になるような応力が前記一方向に向けて付与されたときの前記一方向に垂直な幅方向の各位置の応力をσｘと定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（９）により定義されてもよい。
【数９】
2012026591.tif 000011
【００３９】
（２２）上記（１４）に記載の熱処理された構造材では、厚さ寸法をｔ、ポアソン比をν、弾性率をＥ、硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０と定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（１０）により定義されてもよい。
【数１０】
2012026591.tif 000012
【００４０】
（２３）上記（１４）に記載の熱処理された構造材では、厚さ寸法をｔ、前記一方向に垂直な幅寸法をｗ、弾性率をＥ、硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０と定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（１１）により定義されてもよい。
【数１１】
2012026591.tif 000013
【００４１】
（２４）上記（１４）に記載の熱処理された構造材では、前記構造材中に含まれる化学成分について、炭素の質量百分率をＣ、シリコンの質量百分率をＳｉ、マンガンの質量百分率をＭｎ、ニッケルの質量百分率をＮｉ、クロムの質量百分率をＣｒ、モリブデンの質量百分率をＭｏ、ニオブの質量百分率をＮｂ、バナジウムの質量百分率をＶと定義した場合に、前記熱処理により硬化された領域が、下記式（１２）及び（１３）によって算出されたビッカース硬度以上の領域であってもよい。
【数１２】
2012026591.tif 000014
【数１３】
2012026591.tif 000015
【００４２】
（２５）上記（１４）に記載の熱処理された構造材では、前記熱処理が、レーザによって行われていてもよい。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、従来では未処理の構造材に対して任意な箇所に熱処理を行って構造材を局所的に硬化させることにより構造材の変形抑制能力を高めていた事に比較して、座屈の初期ピーク応力σ１に相当する、弾塑性座屈応力σｐ、Ｃｒの値を求め得るとともに、この弾塑性座屈応力σｐ、Ｃｒを最大にする有効幅領域における硬化領域の体積分率を適正に提示することができる。これにより、変形抑制構造体において、適切な変形抑制の指針を与えることが出来る。
また、本発明によれば、構造材の変形抑制能力を高めるために必要な熱処理コストを最適化（低減）することができる。
加えて、本発明によれば、試験片を用いて鋼材の特性を測定することにより、構造体を評価することなく試験片の特性値から有効幅における硬化領域の体積分率を適正に提示することができる。特に、上記（２）の場合、できる限り少ない試験片の評価数で有効幅における硬化領域の体積分率を適正に提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】円筒状の構造材がその軸線方向に圧縮荷重を受けた際の軸線方向の圧縮応力と圧縮ひずみとの関係を模式的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る構造材の熱処理方法が適用される構造材の一例を示す斜視図である。
【図３】図２に示した構造材の横断面図である。
【図４Ａ】別の例の構造材の横断面図である。
【図４Ｂ】別の例の構造材の横断面図である。
【図４Ｃ】別の例の構造材の横断面図である。
【図５】別の例の構造材の斜視図である。
【図６Ａ】有効幅を説明するための図である。
【図６Ｂ】有効幅を説明するための図である。
【図７】鋼板の真応力−塑性ひずみ線図である。
【図８】鋼板の真応力−真ひずみ線図である。
【図９Ａ】鋼板の真応力−真ひずみ線図である。
【図９Ｂ】鋼板の真応力−真ひずみ線図である。
【図１０】硬化領域の体積分率と鋼板の耐力及び降伏応力との関係を示す図である。
【図１１】硬化領域の体積分率と鋼板の耐力及び降伏応力との関係を示す図である。
【図１２】硬化領域の体積分率と加工硬化係数との関係を示す図である。
【図１３Ａ】実施例で用いた構造材組立体の製造過程を示す図である。
【図１３Ｂ】実施例で用いた構造材組立体の製造過程を示す図である。
【図１３Ｃ】実施例で用いた構造材組立体の製造過程を示す図である。
【図１４】実施例で用いた構造材組立体の側面図である。
【図１５】本実施形態に係る構造材の熱処理方法のフローチャートである。
【図１６】本実施形態に係る構造材の熱処理方法における硬化領域の体積分率（硬化率）ｆＭの範囲の決定方法の一例を示すフローチャートである。
【図１７】本実施形態に係る構造材の熱処理方法における硬化領域の体積分率（硬化率）ｆＭの範囲の決定方法の一例を示すフローチャートである。
【図１８】本実施形態に係る構造材の熱処理方法における硬化領域の体積分率（硬化率）ｆＭの範囲の決定方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００４６】
以下に、本発明の一実施形態に係る構造材の熱処理方法について説明する。
本実施形態に係る構造材の熱処理方法では、構造材の一方向に延在し、この延在方向に垂直な方向に曲げが与えられた屈曲部を備える構造材に対して熱処理が行われる。この熱処理では、屈曲部の延在方向に垂直な方向に向かう距離が有効幅以内である屈曲部を含む構造材中の領域（すなわち、有効幅領域）の所定割合（すなわち、硬化率に相当する部分）を硬化させる。
後述するように、有効幅領域のうち熱処理により硬化された領域が占める割合（すなわち、硬化率）に対する降伏応力（降伏強度）の変化率は、硬化率に応じて変化し、その変化量（変化の程度）が硬化率に対する流動応力の変化率の変化量（変化の程度）に比べて大きい。そのため、構造材の初期ピーク応力（変形抑制能力）を高めるために必要な有効幅領域の加工硬化率が、硬化率に対する降伏応力の変化率によって影響を受ける。したがって、硬化率に対する降伏応力の変化率に基づいて決定された硬化率の範囲を満たすように、構造材にかかる荷重を主に担う有効幅領域に対して熱処理を行うことにより、熱処理のコストを低減しながら構造材の変形抑制能力を高めることができる。
尚、流動応力とは、弾性限界を超え流動的な変形に移行する時点、およびその時点以降で発生する応力のことである。また、硬化率を体積分率と記載する場合がある。
【００４７】
本実施形態に係る構造材の熱処理方法では、図１５に示されるように、必要なデータを入力（使用）し（Ｓ１）、屈曲部に対する有効幅を決定し（Ｓ２）、硬化率に対する降伏応力の変化率に基づいて硬化率の範囲を決定し（Ｓ３）、この硬化率の範囲を満たすように構造材の有効幅領域に対して熱処理を行う（Ｓ４）。ここで、有効幅は、後述の式（１４）の有効幅の定義式またはこの定義式から派生する各種の式から決定することができる。また、硬化率の範囲は、少なくとも１つの硬化率に対する降伏応力の変化率を用いて決定することができる。例えば、所定の硬化率に対する降伏応力の変化率をパラメータとして所定の相関関係（例えば、式）から決定することができる。また、例えば、硬化率に対する降伏応力の変化率が所定条件を満たすときの硬化率を基準に硬化率の範囲を決定することができる。
以下では、本実施形態に係る構造材の熱処理方法についてより詳細に説明する。
【００４８】
図２は、本実施形態に係る構造材の熱処理方法が適用される構造材の一例を示す斜視図である。また、図３は、図２に示した構造材の長手方向に垂直な断面における構造材の断面図である。図２に示したように、構造材１０は、その長手方向に延びる平板状の平坦部１１（１１ａ〜１１ｅ）と、これら平坦部１１間で長手方向に延びる複数の屈曲部１２（１２ａ〜１２ｄ）とを具備する。すなわち、図３に示したように、構造材１０は、五つの平坦部１１ａ〜１１ｅと、これら平坦部１１ａ〜１１ｅ間に設けられた四つの屈曲部１２ａ〜１２ｄとを具備する。
【００４９】
構造材１０は、例えば自動車等の車両のフレームの一部に用いられ、特に、自動車等が衝突した際にその変形が抑制されることが必要とされる箇所に用いられる。したがって、例えば自動車のフレームを例に挙げると、構造材１０はキャビン等を構成するフレームに用いられるのが好ましい。
【００５０】
特に、構造材１０が自動車等の車両のフレームの一部に用いられる場合には、図２及び図３に一点鎖線で示したように別の平板状の構造材２０に構造材１０が溶接されて結合された部材が用いられる。このため、構造材１０の五つの平坦部１１ａ〜１１ｅのうち構造材１０の両縁部に設けられた平坦部１１ａ及び１１ｅは、フランジ状に形成されている。構造材１０を別の構造材２０に溶接する際には、平坦部１１ａ及び１１ｅが、別の構造材２０に溶接される。
【００５１】
なお、図２及び図３に示した例では、構造材１０は、五つの平坦部１１ａ〜１１ｅとこれら平坦部１１ａ〜１１ｅ間に設けられた四つの屈曲部１２ａ〜１２ｄとを具備している。しかしながら、構造材は、その一方向（例えば、長手方向）に延在し、この延在方向に垂直な方向に曲げが与えられた少なくとも一つの屈曲部を具備していれば、如何なる形状であってもよく、例えば、図４Ａ〜図４Ｃに示したような断面形状を有してもよい。
【００５２】
図４Ａに示した例では、構造材１０’は、四つの平坦部１１と、これら平坦部１１間に設けられた三つの屈曲部１２とを具備し、これらのうち断面形状において両縁に位置する平坦部１１が、構造材１０’を別の平板状の構造材（図示せず）と結合するためのフランジとして機能する。図４Ｂに示した例では、構造材１０’’は、五つの平坦部１１と、これら平坦部１１間に設けられた四つの屈曲部１２とを具備し、これらのうち断面形状において両縁に位置する平坦部１１が、構造材１０’’を別の平板状の構造材（図示せず）と結合するためのフランジとして機能する。図４Ｃに示した例では、構造材１０’’’は、その断面形状が四角形となるように、四つの平坦部１１と、これら平坦部１１間に設けられた四つの屈曲部１２とを具備する。
【００５３】
また、構造材１０は、必ずしもその長手方向に直線的に延びていなくてもよく、例えば、図５に示したように湾曲していたり、屈曲していたりしてもよい。このように構造材１０が湾曲していたり屈曲していたりする場合には、その湾曲及び屈曲に沿った方向を長手方向と称する。したがって、図５に示した例では、図中の一点鎖線Ｚが構造材１０の長手方向を示している。また、平坦部は、その断面が直線状（帯状）になっている構造材の部分を意味する。また、屈曲部は、構造材の断面で隣り合う２つの平坦部の延在方向の交差により形成される線状の構造材の部分を意味する。したがって、図５に示した平坦部１１ａ〜１１ｅ及び屈曲部１２ａ〜１２ｄのように構造材の長手方向において平坦部及び屈曲部が湾曲又は屈曲している場合を、それぞれ平坦部及び屈曲部に含める。
【００５４】
本実施形態に係る構造材の熱処理方法では、上述したような形状に成形された未処理の構造材１０の特定部位に熱処理（ここでは、一例としてレーザ熱処理）が行われる。レーザ熱処理の手段としては、炭酸レーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバレーザ等のレーザ熱処理装置が用いられる。また、レーザ熱処理によって硬化させる領域の板厚方向深さについて、レーザ光照射面から少なくとも板厚の１０％以上の深さまで硬化させる。また、レーザ熱処理によって硬化させる領域の板厚方向深さは、レーザ光照射面から板厚の９０％未満に制御することが望ましい。以下では、レーザ熱処理が行われる部位について説明する。
【００５５】
薄板が圧縮荷重を受けて座屈する際には、薄板に作用する応力は、圧縮荷重の作用方向に垂直な薄板の断面（板幅方向）に非一様に分布する。例えば、図６Ａに示したような幅ｗの薄板が矢印で示したような圧縮荷重を受けて、弾性座屈により薄板に面外変形が生じたとき、その断面ａに加わる長手方向（ｘ方向）の応力σｘは、図６Ｂに示したように分布する。図６Ｂに示すように、薄板の幅方向（ｙ方向、すなわちｗ方向）端部で作用する応力が最大になるため、薄板の幅方向端部から塑性座屈が発生しやすい。したがって、座屈の初期段階（例えば、構造材の場合、初期ピーク応力に達するまでの変形に相当）では、薄板の幅方向端面から所定寸法の幅を有する部分が圧縮荷重を担っていると考えることができる。そのため、図６Ｂの破線で示すような仮想的な幅２×ｅの部分に、薄板の幅方向端部に加わる応力σｍａｘ（構造材では、後述のσＹ０に対応）に等しい応力が一様に分布し、この仮想的な幅２×ｅの部分が全荷重を担っていると仮定する。この幅ｅは、有効幅と呼ばれ、この有効幅ｅは、下記式（１４）、すなわち、式（１５）によって定義される。
【００５６】
【数１４】
2012026591.tif 000016
【００５７】
【数１５】
2012026591.tif 000017
【００５８】
この有効幅ｅは、薄板の弾性率Ｅとポアソン比νと厚さｔとを用いると、下記式（１６）のように表せ、特に、薄板の降伏応力σＹ０が一様に分布するときの有効幅ｅは、下記式（１７）のように表せる。
【００５９】
【数１６】
2012026591.tif 000018
【００６０】
【数１７】
2012026591.tif 000019
【００６１】
なお、上記式（１６）及び（１７）で表される有効幅ｅは、理論値であって、この理論値を用いると条件によっては実験結果と降伏現象が大きく異なることが実証されている。そのため、実験的な結果を考慮して、有効幅ｅは、例えば下記式（１８Ａ）及び（１９）のように定義されている。なお、式（１９）におけるλは、スレンダーネス因子であり、薄板の降伏応力σＹ０が有効幅ｅの部分に一様に分布するときには式（２０）のように決定される。式（２０）において、ｋは、平板座屈係数を意味する。
【００６２】
【数１８】
2012026591.tif 000020
【００６３】
【数１９】
2012026591.tif 000021
【００６４】
【数２０】
2012026591.tif 000022
【００６５】
なお、有効幅ｅの定義については、下記式（１８Ｂ）のように上記式（１８Ａ）以外にも様々な定義が存在しており、本実施形態に係る構造材の熱処理方法では、これら様々な定義のうちいずれの定義を用いてもよい。また、数値解析（例えば、有限要素法のような数値積分）により薄板が圧縮荷重を受けて座屈する際の薄板幅方向における応力分布（すなわち、図６Ｂに示したような応力分布）を算出し、このようにして算出された応力分布から上記式（１４）を満たすような有効幅ｅを算出してもよい。
【００６６】
【数２１】
2012026591.tif 000023
【００６７】
上述したような有効幅ｅを考慮すると、図２等に示した構造材１０においても、各平坦部１１のうち圧縮荷重を主に担う領域は、屈曲部１２から幅方向（すなわち、構造材１０の長手方向に垂直な方向）に向かう距離が有効幅ｅ以内である領域である。以下では、このような領域、すなわち或る屈曲部から幅方向に向かう距離が有効幅ｅ以内である屈曲部を含む領域を有効幅領域と称する。この有効幅領域（図２及び図３における有効幅領域１５）は、図２において斜線で示されており、図３において塗りつぶされている。
【００６８】
このように、本実施形態に係る構造材の熱処理方法では、図３の屈曲部１２（１２ａ〜１２ｄ）に示すような屈曲部を少なくとも１つ有する未処理の構造材（構造材の屈曲部）に対して有効幅を決定する。
【００６９】
本実施形態に係る構造材の熱処理方法では、上述のようにして定められる有効幅領域のうち一部の領域に対して熱処理（ここでは、一例としてレーザ熱処理）が行われる。以下では、有効幅領域のうちレーザ熱処理が行われる領域が占める割合について説明する。
【００７０】
図７は、引張強度４４０ＭＰａ級の鋼板の真応力−真塑性ひずみ線図を示している。このような応力歪特性を有する鋼板の降伏直後の加工硬化特性として図７に示したような直線硬化則を用いると、加工硬化係数Ｅｈは、下記式（２１）で表される。式（２１）において、εｐは、鋼板が降伏してからのひずみ（塑性ひずみ）を示しており、σｈは、塑性ひずみがεｐであるときの応力を示している。なお、この図７、後述の図９Ａ及び図９Ｂでは、塑性ひずみεｐが１％であるときの応力としてσｈを説明している。これらの図に示すように、塑性ひずみεｐが１％であるときの応力からσｈを決定してもよい。
【００７１】
【数２２】
2012026591.tif 000024
【００７２】
このような鋼板の弾塑性座屈現象について、その弾塑性座屈応力σｐ，Ｃｒを加工硬化係数Ｅｈの関数として表現した理論式が提案されており、弾塑性座屈応力σｐ，Ｃｒは、例えば下記式（２２）のように表される。下記式（２２）において、ｗは鋼板の幅、ｔは鋼板の厚さ、ｋは板形状等に応じた係数である。式（２２）からわかるように、弾塑性座屈応力σｐ，Ｃｒは、加工硬化係数Ｅｈに比例して増加する。
【００７３】
【数２３】
2012026591.tif 000025
【００７４】
ここで、図１に示した初期ピーク応力σ１は、弾塑性座屈応力σｐ，Ｃｒと同様な傾向を有すると考えられることから、初期ピーク応力σ１も加工硬化係数Ｅｈに比例して増加すると考えられる。なお、上記式（２２）は、図６Ａに示したような鋼板における弾塑性座屈応力σｐ，Ｃｒを表しており、図３に示したような多角形断面を有する構造材に関する弾塑性座屈応力σｐ，Ｃｒを表しているわけではない。しかしながら、構造材の断面形状の多角化が進んだ場合には、構造材の断面形状が円筒形に近づき、円筒殻の弾塑性座屈応力σｐ，Ｃｒは、下記式（２３）のように表せる。式（２３）において、Ｒは、円筒の直径である。
【００７５】
【数２４】
2012026591.tif 000026
【００７６】
式（２３）から分かるように、円筒殻においても、弾塑性座屈応力σｐ，Ｃｒは、加工硬化係数Ｅｈに比例して増加する。したがって、円筒殻においても、初期ピーク応力σ１が、加工硬化係数Ｅｈに比例して増加すると考えられる。
【００７７】
図８は、引張強度４４０ＭＰａ級の未処理の鋼板、及び、引張強度４４０ＭＰａ級の鋼板全体に熱処理（焼き入れ）した材料の、真応力−真ひずみ線図を示している。図８の実線が未処理の鋼板の真応力−真ひずみ線図を、破線が熱処理後の鋼板の真応力−真ひずみ線図をそれぞれ示している。
【００７８】
図８に示した熱処理前後の鋼板について、図７に示したような直線硬化則を適用して降伏直後の加工硬化係数Ｅｈを算出すると、未処理の鋼板の加工硬化係数Ｅｈ０は、下記式（２４）のように表すことができる（図９Ａ参照）。式（２４）において、σＹ０は未処理の鋼板の降伏応力、εＹ０は降伏応力に達したときの未処理の鋼板の真ひずみ、εｈ０はεＹ０よりも大きい所定の真ひずみ、σｈ０は真ひずみがεｈ０であるときの未処理の鋼板の応力（後述の流動応力に対応）を示している。一方、熱処理後の鋼板の加工硬化係数ＥｈＭは、下記式（２５）のように表すことができる（図９Ｂ参照）。式（２５）において、σＹＭは熱処理後の鋼板の降伏応力、εＹＭは降伏応力に達したときの熱処理後の鋼板の真ひずみ、εｈＭはεＹＭよりも大きい所定の真ひずみ、σｈＭは真ひずみがεｈＭであるときの熱処理後の鋼板の応力（後述の流動応力に対応）を示している。
【００７９】
【数２５】
2012026591.tif 000027
【００８０】
【数２６】
2012026591.tif 000028
【００８１】
図８、図９Ａ及び図９Ｂからわかるように、鋼板全体に熱処理を行った場合、熱処理後の鋼板の加工硬化係数ＥｈＭは、熱処理前の鋼板の加工硬化係数Ｅｈ０よりも大きい。したがって、鋼板全体に熱処理を行った場合、熱処理後の鋼板の方が、熱処理前の鋼板に比べて初期ピーク応力σ１が大きいことが分かる。
【００８２】
このように、未処理の鋼板と、全体に熱処理を行った鋼板とでは、全体に熱処理を行った鋼板の方が初期ピーク応力σ１が大きいことが分かった。しかしながら、鋼板に部分的に熱処理を行った場合、鋼板に対して熱処理を行った割合、すなわち熱処理によって所定硬度以上にまで硬化させた領域（以下、「硬化領域」という）の鋼板全体に対する割合と、初期ピーク応力との関係がどのような関係であるかについては不明であった。
【００８３】
そこで、本発明者らは、鋼板全体に対する硬化領域の体積分率（硬化率）ｆＭを０〜１００％まで変化させたときの、体積分率ｆＭと部分硬化後の鋼板の加工硬化係数Ｅｈ及び初期ピーク応力σ１との関係を調査した結果、以下のような知見を得た。以下、この得られた知見について詳述する。
【００８４】
まず、鋼板全体に対する硬化領域の体積分率ｆＭを０〜１００％まで変化させた場合、５％の塑性ひずみが生じた際の鋼板の耐力σｈ及びその降伏応力σＹは、図１０に示したように推移すると考えられる。
【００８５】
すなわち、図１０に示したように、５％の塑性ひずみが生じた際の鋼板の耐力σｈは、体積分率ｆＭについて概ね直線で近似することができる。これは、鋼板全体に或る程度有限の塑性ひずみを付与したとき、硬化領域にも、非硬化領域（硬化領域以外の鋼板の領域、すなわち未処理の領域）にも、概ね等しく塑性ひずみが作用するためである。
【００８６】
したがって、硬化領域の体積分率ｆＭに対する塑性ひずみ５％付与後の耐力σｈは、体積分率ｆＭの関数として下記式（２６）のように表せる。
【００８７】
【数２７】
2012026591.tif 000029
【００８８】
以上のように、鋼板の耐力σｈが硬化領域の体積分率ｆＭに比例する（硬化率に対する流動応力の変化率の変化量が略０である）という近似を行っても、鋼板の耐力σｈと硬化領域の体積分率ｆＭとの関係を十分正確に表現できる。
【００８９】
一方、図１０に示したように、降伏応力σＹを、直線ではなく下に凸の曲線（例えば、二次関数）で近似すると、硬化領域の体積分率ｆＭを用いてより正確に表現することができる。硬化領域の体積分率ｆＭが小さい場合、降伏応力の比較的小さい非硬化領域の特性が降伏現象に対して支配的になり、全体としての降伏応力は、非硬化領域の降伏応力に近くなる（式（２７）参照）。これに対して、硬化領域の体積分率ｆＭが或る程度大きくなると、降伏現象が生じるときに、硬化領域の特性の影響が大きくなる。特に、硬化領域の体積分率ｆＭが１になれば、全体としての降伏応力は、硬化領域の降伏応力と等しくなる（式（２８）参照）。
【００９０】
【数２８】
2012026591.tif 000030
【００９１】
【数２９】
2012026591.tif 000031
【００９２】
したがって、例えば降伏応力σＹを硬化領域の体積分率ｆＭの二次関数で近似する場合には、降伏応力σＹ（σＹ（ｆＭ））は、体積分率ｆＭの関数として下記式（２９）のように表すことができる。なお、式（２９）において、ａ、ｂ、ｃは、定数である。
【００９３】
【数３０】
2012026591.tif 000032
【００９４】
ここで、式（２９）を体積分率ｆＭについて一階微分して体積分率ｆＭに０を代入すると、上記式（２９）の定数ｂは、下記式（３０）のように表すことができる。すなわち、上記定数ｂは、硬化領域の体積分率ｆＭが０であるときの体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹ（ｆＭ）の変化勾配で近似することができる。
【００９５】
【数３１】
2012026591.tif 000033
【００９６】
このようにして求められた式（２６）〜式（３０）を、式（２１）に代入すると、加工硬化係数Ｅｈは、硬化領域の体積分率ｆＭの関数、すなわち、下記式（３１）で表せる。
【００９７】
【数３２】
2012026591.tif 000034
【００９８】
ここで、例えば、塑性ひずみεｐを０．０５、硬化領域の降伏応力σＹＭを７９４ＭＰａ、非硬化領域の降伏応力σＹ０を３０１ＭＰａ、塑性ひずみεｐの付与時の硬化領域の耐力σｈＭを１０１７ＭＰａ、塑性ひずみεｐの付与時の非硬化領域の耐力σｈ０を４４７ＭＰａ、ｂを３５０ＭＰａとすると、式（２６）によって算出されるσｈ（ｆＭ）及び式（２９）によって算出されるσＹ（ｆＭ）は、図１１のように表すことができる。また、このとき、式（３１）によって算出される加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ）は、図１２のように表すことができる。
【００９９】
例えば式（３１）から分かるように、降伏応力σＹを硬化領域の体積分率ｆＭの二次関数（体積分率ｆＭが０〜１の範囲で下に凸の関数）で近似する場合には、加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ）も、硬化領域の体積分率ｆＭの二次関数（体積分率ｆＭが０〜１の範囲で上に凸の関数）として表すことができる。このため、図１２から分かるように、加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ）は、或る特定の体積分率ｆＭ−ｍａｘで最大になる。したがって、硬化領域の体積分率ｆＭによっては、硬化領域の体積分率ｆＭが１（１００％）であるときの加工硬化係数よりも加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ）が高くなる場合が存在する。図１２に示した例では、硬化領域の体積分率ｆＭがｆＭ−ｍｉｎ〜１であるとき、加工硬化係数Ｅｈは、硬化領域の体積分率ｆＭが１（１００％）であるときの加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ＝１）以上である。言い換えると、図１２に示した例では、硬化領域の体積分率ｆＭがｆＭ−ｍｉｎ〜１であるときの初期ピーク応力は、硬化領域の体積分率ｆＭが１（１００％）であるとき（すなわち、上記有効幅全体に熱処理が行われているとき）の初期ピーク応力以上になる。
【０１００】
ところで、上述したように鋼板の一部を局所的に硬化させるための熱処理としては、例えばレーザ熱処理が用いられる。このようなレーザ熱処理では、その処理領域が広がるほど、エネルギの消費量が大きくなり、よって製造コストが増大する。このため、製造コストの削減という観点からは、レーザ熱処理を行う領域ができる限り狭いことが好ましい。
【０１０１】
ここで、上述したように、硬化領域の体積分率ｆＭをｆＭ−ｍｉｎ以上にすれば、加工硬化係数Ｅｈを、硬化領域の体積分率ｆＭが１（１００％）であるときの加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ＝１）以上に高めることができる。その結果、初期ピーク応力を、硬化領域の体積分率ｆＭが１（１００％）であるときの初期ピーク応力以上に高めることができる。そこで、硬化領域の体積分率ｆＭが１（１００％）であるときの加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ＝１）とその加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ＝ｆＭ−ｍｉｎ）が等しくなるときの体積分率ｆＭ−ｍｉｎ（以下、「最低体積分率」という）以上に、硬化領域の体積分率ｆＭを制御することが好ましい。
【０１０２】
なお、例えば降伏応力σＹを硬化領域の体積分率ｆＭの二次関数で近似する場合には、最低体積分率ｆＭ−ｍｉｎは、下記式（３２）で表される。式（３２）において、Δσｈは、σｈＭとσｈ０との差（Δσｈ＝σｈＭ−σｈ０）であり、ΔσＹは、σＹＭとσＹ０との差（ΔσＹ＝σＹＭ−σＹ０）である。特に、上述したような条件の場合（すなわち、図１１及び図１２に示した条件の場合）には、最低体積分率ｆＭ−ｍｉｎは、５３．３％である。なお、最低体積分率ｆＭ−ｍｉｎが０＜ｆＭ−ｍｉｎ＜１を満たす必要があることから、定数ｂ及びΔσｈが０＜ｂ＜２ΔσＹ−Δσｈ且つΔσＹ＜Δσｈ＜２ΔσＹを満たすことが必要である。
【０１０３】
【数３３】
2012026591.tif 000035
【０１０４】
また、上述したように、加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ）、すなわち初期ピーク応力は、或る特定の体積分率ｆＭ−ｍａｘで最大になる。このため、レーザ熱処理を行う領域を狭くしつつ初期ピーク応力を高くするという観点からは、硬化領域の体積分率ｆＭを、加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ）が最大になるときの体積分率ｆＭ−ｍａｘ以下に制御することが好ましい。
【０１０５】
或いは、鋼板（構造材）のピーク応力を最大にするという観点からは、硬化領域の体積分率ｆＭを、加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ）が最大になるときの体積分率ｆＭ−ｍａｘに制御することが好ましい。したがって、硬化領域の体積分率ｆＭを、加工硬化係数Ｅｈ（ｆＭ）が最大になるときの体積分率ｆＭ−ｍａｘ（以下、「最大体積分率」という）に制御してもよい。
【０１０６】
なお、例えば降伏応力σＹを硬化領域の体積分率ｆＭの二次関数で近似する場合には、最大体積分率ｆＭ−ｍａｘは、下記式（３３）で表される。特に、上述したような条件の場合（すなわち、図１１及び図１２に示した条件の場合）には、最大体積分率ｆＭ−ｍａｘは、７６．６％である。なお、この場合も、最大体積分率ｆＭ−ｍａｘが０＜ｆＭ−ｍａｘ＜１を満たす必要があることから、定数ｂ及びΔσｈが０＜ｂ＜Δσｈ且つ０＜ｂ＜ΔσＹを満たすことが必要である。
【０１０７】
【数３４】
2012026591.tif 000036
【０１０８】
ところで、上述した硬化領域の体積分率ｆＭと初期ピーク応力又は加工硬化係数Ｅｈとの関係は、鋼板に対して得られた関係であり、例えば図２に示したような形状の構造材１０に対して得られた関係ではない。ここで、図２に示したような構造材１０では、上述したように、圧縮荷重を主に担う領域は、有効幅領域１５であり、各有効幅領域１５を幅２×ｅの鋼板とみなすことができる。そのため、このような有効幅領域における硬化領域の体積分率ｆＭ、すなわち有効幅領域のうち硬化処理（例えば、レーザ熱処理）が行われる領域が占める割合を、上述したような方法で設定することができる。
【０１０９】
例えば、各有効幅領域１５における硬化領域の体積分率ｆＭが、上記式（３２）で表されるｆＭ−ｍｉｎ以上且つ上記式（３３）で表されるｆＭ−ｍａｘ以下になるように、レーザ熱処理が行われる。なお、この場合、これら式（３２）及び式（３３）におけるΔσｈ（＝σｈＭ−σｈ０）、ΔσＹ（＝σＹＭ−σＹ０）に関するσｈＭ、σｈ０、σＹＭ及びσＹ０は、それぞれ、所定ひずみの付与時の熱処理領域（硬化領域）の耐力、所定ひずみの付与時の未処理領域（非硬化領域）の耐力、熱処理領域（硬化領域）の降伏応力、及び未処理領域（非硬化領域）の降伏応力を示している。また、これらσｈＭ、σｈ０、σＹＭ及びσＹ０は、構造材に使用される材料（鋼板）に関するパラメータである。
【０１１０】
各有効幅領域１５における硬化領域の体積分率ｆＭをこのように設定することにより、レーザ熱処理を行う領域を小さくしつつ、構造材１０の初期ピーク応力を高めることができる。
【０１１１】
なお、上記では、各有効幅領域１５における硬化領域の体積分率ｆＭをｆＭ−ｍｉｎ以上且つｆＭ−ｍａｘ以下に制御しているが、上述したように硬化領域の体積分率ｆＭをｆＭ−ｍｉｎ以上且つ１（１００％）以下または１未満に制御してもよい。この場合、各有効幅領域１５における硬化領域の体積分率ｆＭは、その有効幅領域１５の加工硬化係数Ｅｈが有効幅領域１５全域をレーザ熱処理によって硬化させたときの加工硬化係数以上になるように設定されていると判断できる。或いは、上述したように各有効幅領域１５における硬化領域の体積分率ｆＭをｆＭ−ｍａｘに制御してもよい。
上記を纏めると、図１７に示すように硬化領域の体積分率ｆＭが０である場合の体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率（定数）ｂに基づいて体積分率ｆＭの最小値を決定し（Ｓ３１１）、体積分率ｆＭの範囲の最大値を１以下または１未満に決定する（Ｓ３１２）ことにより、硬化領域の体積分率ｆＭの範囲を決定することができる。また、体積分率ｆＭの範囲の最小値を決定（Ｓ３１１）後、硬化領域の体積分率ｆＭが０である場合の体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率（定数）ｂに基づいて体積分率ｆＭの範囲の最大値を決定しても良い（Ｓ３１３）。
【０１１２】
ここで、上述の硬化領域の体積分率ｆＭの範囲を決定するための定数ｂの決定方法の例について説明する。第一の方法として、鋼板の硬化領域の体積分率ｆＭが０、１、及び、０超かつ１未満の任意の値（例えば、０．５）である３つの試料の引張り試験を行い、これら試料の降伏応力σＹを求め、最小二乗法を行うことにより定数ａ、ｂ、ｃを決定することができる。また、第二の方法として、鋼板の硬化領域の体積分率ｆＭが０、及び、０超の０に十分近い任意の値（例えば、０．１）である２つの試料の引張り試験を行い、これら試料の降伏応力σＹを求め、硬化領域の体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの増加率を定数ｂに決定することができる。ここでは、簡便法として最低限必要なデータ数（降伏応力σＹのデータ数）で定数ｂを決定する方法について説明を行ったが、データ数の上限は、特に制限されない。データ数が多いほど、体積分率ｆＭの範囲がより高い精度で決定できる。
【０１１３】
さらに、降伏応力σＹ及び耐力σｈは、構造材に使用する鋼板（熱処理及び曲げ加工なし）から採取されたＪＩＳ５号試験片（試験片）に、ＪＩＳ  Ｚ２２４１に係る引張試験を行うことにより測定することができる。特に、硬化領域の体積分率ｆＭが１である場合の降伏応力σＹＭ及び耐力σｈＭの測定には、上記の試験片に所定の熱処理を施した試験片を使用すればよい。この所定の熱処理として、例えば、試験片をＡｅ３点（Ａｅ３温度）以上に加熱後、水冷、空冷のような冷却方法により、１０℃／ｓ以上、好ましくは３０℃／ｓ以上の冷却速度でＭｓ点（Ｍｓ温度）以下まで冷却してもよい。
【０１１４】
なお、硬化領域の体積分率ｆＭが０超かつ１以下である場合の降伏応力σＹＭ及び耐力σｈＭの測定には、上記の試験片の長手方向に向けて、上記の所定の熱処理に相当する条件でレーザ熱処理を行い、上記の引張試験を行えばよい。この場合、引張試験後に硬化領域の体積分率ｆＭを測定し、体積分率ｆＭと降伏応力σＹＭ及び耐力σｈＭとの対応関係を決定すればよい。レーザ熱処理による硬化領域の体積分率ｆＭの制御には、試験片の幅方向（長手方向に垂直な方向）の位置をずらしながら試験片の長手方向へのレーザ熱処理（１パス）を試験片の片面または両面で繰り返せばよい。
また、試験片に使用する鋼板には、熱処理前の構造材の曲げ加工部（屈曲部）に相当される歪履歴が加えられた試験片を用いても良い。
【０１１５】
また、上記の硬化領域の体積分率ｆＭは、以下のような方法により決定することができる。例えば、試験片の長手方向に垂直な断面での硬化領域の面積を測定し、この面積にレーザ熱処理を行った長さ（総距離）を乗じて硬化領域の体積を求め、この硬化領域の体積を試験片の全体積で除することにより硬化領域の体積分率ｆＭを求めることができる。なお、硬化領域の面積は、試験片の長手方向に垂直な断面について、光学顕微鏡で観察された焼入れ組織から決定してもよく、後述のようにビッカース硬度計を用いてビッカース硬度を求めて決定しても良い。
【０１１６】
また、上述の硬化領域の体積分率ｆＭの範囲の決定方法では、鋼板の耐力σｈと硬化領域の体積分率ｆＭとの関係を一次関数で表現し、鋼板の降伏応力σＹと硬化領域の体積分率ｆＭとの関係を二次関数で表現したが、必ずしもこれらの関数を使用する必要はない。
硬化領域の体積分率ｆＭの範囲を決定するためには、硬化領域の体積分率ｆＭに対する降伏応力の変化率が、硬化領域の体積分率ｆＭに応じて変化し、その変化量（変化の程度）が硬化領域の体積分率ｆＭに対する流動応力の変化率の変化量（変化の程度）に比べて大きいことを利用すればよい。
したがって、例えば、鋼板の降伏応力σＹと硬化領域の体積分率ｆＭとの関係を、任意の関数σＹ（ｆＭ）で表現し、少なくとも１つの硬化率に対する降伏応力の変化率（二次関数の場合、上述の定数ｂに相当）を用いて硬化領域の体積分率ｆＭの範囲を決定することができる。上述の二次関数を一般関数に拡張した場合、下記式（３４）及び式（３５）を満たすように最低体積分率ｆＭ−ｍｉｎ（１以外）及び最大体積分率ｆＭ−ｍａｘを決定することができる。ここで、σＹ（ｆＭ）を上述の定数ｂを含む関数で表現することもできる。
【０１１７】
【数３５】
2012026591.tif 000037
【０１１８】
【数３６】
2012026591.tif 000038
【０１１９】
また、鋼板の耐力σｈと硬化領域の体積分率ｆＭとの関係を、任意の関数σｈ（ｆＭ）で表現してもよい。ここで、上述の一次関数及び二次関数を一般関数に拡張した場合、下記式（３６）を満たすように最大体積分率ｆＭ−ｍａｘを決定することができる。
【０１２０】
【数３７】
2012026591.tif 000039
【０１２１】
さらに、上述の範囲（例えば、ｆＭ−ｍｉｎ以上かつ１以下（１未満）や下記式（４１）の範囲）以外に、例えば最大体積分率（境界硬化率）ｆＭ−ｍａｘを用いて下記式（３７）〜（４０）の何れかの範囲に硬化領域の体積分率ｆＭの範囲を決定してもよい。
【０１２２】
【数３８】
2012026591.tif 000040
【０１２３】
【数３９】
2012026591.tif 000041
【０１２４】
【数４０】
2012026591.tif 000042
【０１２５】
【数４１】
2012026591.tif 000043
【０１２６】
【数４２】
2012026591.tif 000044
【０１２７】
上記式（３７）〜式（４１）のように硬化領域の体積分率ｆＭの範囲を決定することにより、熱処理のコストの低減と構造材の変形抑制能力の向上とのバランスに優れた安定的な熱処理を行うことができる。また、硬化領域の体積分率ｆＭの範囲について、コストや熱処理条件等を含む補正項を適宜上限及び下限に含めてもよい。
【０１２８】
さらに、上述の範囲以外に、図１６に示すように、硬化領域の体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率に基づいて加工硬化係数Ｅｈ（体積分率ｆＭと加工硬化係数Ｅｈとの関係）を推定または算出し（Ｓ３０１）、この推定または算出された加工硬化係数Ｅｈが所定値以上になるように、体積分率ｆＭの範囲を決定しても良い（Ｓ３０２）。例えば、体積分率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈと体積分率ｆＭがｆＭ−ｍａｘである場合の加工硬化係数Ｅｈとの差をΔＥｈ、０以上かつ１以下の任意の値を向上係数ｎと定義して、体積分率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈにｎ×ΔＥｈを加えた値を所定値に決定してもよい。したがって、この所定値が、硬化領域の体積分率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈであってもよい。なお、上記式（２１）で表される加工硬化係数Ｅｈの代わりに、降伏応力σＹを少なくとも変数として含む他の加工硬化の指標を使用しても良い。
【０１２９】
なお、鋼板の耐力σｈと硬化領域の体積分率ｆＭとの関係を一次関数で表現し、鋼板の降伏応力σＹと硬化領域の体積分率ｆＭとの関係を二次関数で表現すると、最も簡便に硬化領域の体積分率ｆＭの範囲を決定することができる。この場合、定数ｂの代わりに、定数ａを用いて硬化領域の体積分率ｆＭの範囲を決定することができるが、下記式（４２）に示すようにこの定数ａが定数ｂを用いて表現できる（定数ａが定数ｂの従属変数である）ため、定数ａの使用は、定数ｂの使用と同じとみなされる。同様に、体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率に従属可能な変数（例えば、体積分率ｆＭが１の場合の体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率）を使用した場合も、体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率を使用しているとみなされる。すなわち、上記式（２９）の一次微分式に下記式（４２）を代入して得られた下記式（４３）に示すように、任意の体積分率ｆＭにおける降伏応力σＹの変化率を用いても、体積分率ｆＭが０である場合の降伏応力σＹの変化率であるｂを求めることができる。例えば、下記式（４４）に示すように体積分率ｆＭが１である場合の降伏応力σＹの変化率をｄと定義した場合であっても、下記式（４５）からｄを用いてｂを求めることができる。
【０１３０】
【数４３】
2012026591.tif 000045
【０１３１】
【数４４】
2012026591.tif 000046
【０１３２】
【数４５】
2012026591.tif 000047
【０１３３】
さらに、硬化領域の体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率が所定条件を満たすときの体積分率ｆＭを基準に体積分率ｆＭの範囲を決定することができる。例えば、加工硬化係数Ｅｈが硬化領域の体積分率ｆＭに対して下に凸の曲線を描くことを考慮して、上記式（２１）で表される加工硬化係数Ｅｈの体積分率ｆＭに対する一次微分が０になるような体積分率ｆＭ、すなわち、上記式（３６）を満足する体積分率（境界硬化率）ｆＭを最大体積分率ｆＭ−ｍａｘに決定しても良い。この場合、硬化領域の体積分率ｆＭの範囲は、例えば、上記式（３７）〜式（４１）を満足する範囲に決定することができる。ここで、式（３７）〜（４１）については、最低体積分率ｆＭ−ｍｉｎ（１以外）を、上記式（３４）を用いて決定することができる。また、式（３４）及び式（３６）により決定された最低体積分率ｆＭ−ｍｉｎ及び最大体積分率ｆＭ−ｍａｘから上述のΔＥｈを決定し、上述の向上係数ｎを用いて加工硬化係数Ｅｈが体積分率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈにｎ×ΔＥｈを加えた値以上になるように、体積分率ｆＭの範囲を決定しても良い。
すなわち、図１８に示すように、硬化領域の体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率に基づいて体積分率ｆＭの最大体積分率ｆＭ−ｍａｘを決定し（Ｓ３２１）、体積分率ｆＭの範囲の最小値を最大体積分率ｆＭ−ｍａｘより所定値小さい値に決定し（Ｓ３２２）、体積分率ｆＭの範囲の最大値を１以下または１未満に決定すればよい（Ｓ３２３）。また、硬化領域の体積分率ｆＭの範囲の最小値を決定（Ｓ３２２）後、体積分率ｆＭの範囲の最大値を最大体積分率ｆＭ−ｍａｘより所定値大きい値に決定してもよい（Ｓ３２４）。
【０１３４】
なお、鋼板の降伏応力σＹと硬化領域の体積分率ｆＭとの関係について、体積分率ｆＭが０〜１の範囲内で同一の関数（例えば、二次関数のような線形関数）を用いてもよいし、この範囲を複数の範囲に分け、これらの範囲のそれぞれに異なる関数を用いても良い。しかしながら、体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率の変化を利用するため、体積分率ｆＭが０〜１の範囲内で同一の関数を用いる場合には、この範囲内で関数が体積分率ｆＭにより二階微分できることが必要である。また、０〜１の範囲を複数の範囲に分け、これらの範囲のそれぞれに異なる関数を用いる方法として、例えば、各種補間法（例えば、スプライン補間）による補間関数（補間関数が一次（折れ線グラフ）の場合も含む）を使用することができる。この場合、実測データ（例えば、５点以上）を直接データベースのデータとして使用することができる。
同様に、鋼板の流動応力σｈと硬化領域の体積分率ｆＭとの関係についても、体積分率ｆＭが０〜１の範囲内で同一の関数（例えば、一次関数のような線形関数）を用いてもよいし、この範囲を複数の範囲に分け、これらの範囲のそれぞれに異なる関数を用いても良い。
【０１３５】
ここで、上述したように、できる限り少ない測定数（試験片の作製数及び引張強度の試験回数）で硬化領域の体積分率ｆＭの範囲を決定するためには、鋼板の耐力σｈと硬化領域の体積分率ｆＭとの関係を一次関数で表現し、鋼板の降伏応力σＹと硬化領域の体積分率ｆＭとの関係を二次関数で表現することが好ましい。
【０１３６】
また、上記実施形態では、σｈ（ｆＭ）を、５％の塑性ひずみが生じたときの耐力で定義しているが、耐力に対応する塑性ひずみは、必ずしも５％に限定する必要はなく、０％より大きければ５％でなくてもよい。例えば、図７、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、σｈ（ｆＭ）を１％の塑性ひずみが生じたときの耐力で定義することもできる。したがって、所定の塑性ひずみが生じているときの耐力（又は、所定の塑性ひずみが生じている状態から塑性変形を生じさせるのに必要な応力）を流動応力と定義すると、σｈ（ｆＭ）は流動応力を表し、σｈＭは硬化領域の流動応力を、σｈ０は非硬化領域（未処理の構造材）の流動応力を表す。
ここで、流動応力は、降伏応力に対応する歪量（すなわち、塑性歪が０超）よりも大きく、均一伸び歪量（例えば、公称歪の最大値）よりも小さい範囲内で定めた歪量における応力を用いる。一般的な評価としては、この流動応力は、５％であることが好ましい。
【０１３７】
また、上記では、レーザ熱処理により構造材１０を局所的に加熱して硬化させている。しかしながら、構造材１０の局所的な硬化は、必ずしもレーザ熱処理によって行われる必要はなく、他の熱処理によって行われても良い。いずれにせよ、熱処理によって硬化された領域の硬度は、鋼材である構造材１０の炭素含有率をＣ、シリコン含有率をＳｉ、マンガン含有率をＭｎ、ニッケル含有率をＮｉ、クロム含有率をＣｒ、モリブデン含有率をＭｏ、ニオブ含有率をＮｂ、バナジウム含有率をＶと定義すると、下記式（４５）及び式（４６）で算出される基準硬度（ビッカース硬度）Ｈｖ以上であることが好ましい。
【０１３８】
【数４６】
2012026591.tif 000048
【０１３９】
【数４７】
2012026591.tif 000049
【０１４０】
さらに、図２及び図３に示した実施形態では、二つの屈曲部１２ｂ、１２ｃ周りの有効幅領域１５についてレーザ熱処理が行われ、他の二つの屈曲部１２ａ、１２ｄ周りの有効幅領域１５についてはレーザ熱処理が行われていない。しかしながら、これら他の二つの屈曲部周りの有効幅領域についてもレーザ熱処理を行ってもよいし、或いは二つの屈曲部１２ｂ、１２ｃのうちの一方の屈曲部周りの有効幅領域１５についてのみレーザ熱処理を行ってもよい。換言すると、本発明では、構造材が複数の屈曲部を有する場合、少なくとも一つの屈曲部を含む有効幅領域について上述したような体積分率ｆＭで熱処理を行えばよい。
【０１４１】
また、以下に、本発明の一実施形態に係る熱処理された構造材について説明する。
本実施形態に係る熱処理された構造材では、上記実施形態と同様に、構造材の一方向に延在し、この一方向に垂直な方向に曲げが与えられた屈曲部を少なくとも１つ備えている。そのため、本実施形態に係る熱処理された構造材には、例えば、図２〜５に示されるような形状の構造材が含まれる。さらに、上述の有効幅領域について、上述の硬化領域の体積分率ｆＭが、１未満であり、かつ、体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率に基づいて決定された体積分率ｆＭの範囲に含まれる。
そのため、本実施形態に係る熱処理された構造材は、できる限り低コストを維持しながら、従来よりも高い変形抑制能力を発揮できる。
さらに、硬化領域の体積分率ｆＭの範囲は、上述のように体積分率ｆＭの値が０である場合の体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率に基づいて決定することができる。この体積分率ｆＭの範囲は、体積分率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率に基づいて算出された加工硬化係数Ｅｈが所定値以上になるように決定された範囲である。特に、この所定値は、体積分率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈの値であることが好ましく、体積分率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈよりも大きい値であることがより好ましい。また、硬化領域の体積分率ｆＭの範囲（下限）が、上記式（３２）で表される最低体積分率ｆＭ−ｍｉｎ以上であることが好ましい。同様に、硬化領域の体積分率ｆＭの範囲（上限）が、上記式（３３）で表される最大体積分率ｆＭ−ｍａｘ以下であることが好ましい。なお、構造材の平坦部からＪＩＳ５号試験片を３つ採取し、これらの試験片の硬化領域の体積分率ｆＭがそれぞれ０、１、及び、０．５になるように２つの試験片に熱処理を行った後、これら３つの試験片の引張り試験を行って必要な機械的強度を求め、降伏応力σＹと体積分率ｆＭとの関係について最小二乗法を行うことにより式（３０）の定数ｂを決定すればよい。
【０１４２】
また、流動応力を、５％の塑性ひずみが生じたときの耐力として定義すればよい。さらに、有効幅領域を決定するために、有効幅ｅを、上記式（１５）、上記式（１７）、上記式（１８Ｂ）、または、下記式（４７）により定義すればよい。なお、有効幅ｅを、式（１５）で定義する場合には、有限要素法を使用すればよい。また、式（４７）は、平板座屈係数ｋを４と仮定して上記式（１８Ａ）〜（２０）から導出される。
【０１４３】
【数４８】
2012026591.tif 000050
【０１４４】
加えて、硬化領域（熱処理により硬化された領域）は、上記実施形態と同じ方法で求めることができる。すなわち、硬化領域を、上記式（４５）及び（４６）によって算出されたビッカース硬度以上の領域に決定することができる。また、熱処理は、レーザによって行われていることが好ましい。このレーザによる熱処理の履歴は、構造材断面の組織を観察することにより確認できる。
【実施例】
【０１４５】
厚さが１．０ｍｍ、降伏応力が３０１ＭＰａ、引張強度が４５７ＭＰａ、伸びが３９％、炭素含有率が０．０９％、シリコン含有率が０．０２％、マンガン含有率が１．２４％である一枚の４４０ＭＰａ級鋼板ＢＰから１１本のＪＩＳ５号試験片を採取した。これらの試験片のうち、１０本の試験片には、試験片の長手方向（引張方向）に向けて所定の体積分率になるように複数パスのレーザ熱処理を行い、有効幅領域に対する硬化領域の体積分率が０．１〜１（０．１の増分）の試験片を作製した。レーザ熱処理には、炭酸ガスレーザを使用し、レーザ出力を５ｋＷに、熱処理速度を１２ｍ／ｍｉｎに制御した。さらに、これら１１本の試験片に対して引張試験を行い、降伏応力及び引張応力を評価した。【０１４６】
その結果、未処理の試験片から、非硬化領域の降伏応力σＹ０を３０１ＭＰａ、０．０５（０．０５３７）の塑性ひずみεｐの付与時の非硬化領域の耐力をσｈ０を４４７ＭＰａに決定した。同様に、体積分率が１（１００％）の試験片から、硬化領域の降伏応力σＹＭを７９４ＭＰａ、０．０５（０．０５３７）の塑性ひずみεｐの付与時の硬化領域の耐力σｈＭを１０１７ＭＰａに決定した。さらに、１１本の試験片から得られた各降伏応力を体積分率に対してプロットし、このプロットに対し上記式（２９）を回帰式として用いた最小二乗法を適用して定数ｂを３５０ＭＰａに決定した。ここで、未処理の試験片の降伏応力、体積分率が０．５（５０％）の試験片の降伏応力、体積分率が１（１００％）の試験片の降伏応力の３プロットに対して、最小二乗法を行った場合にも、同じ定数ｂが得られることを確認した。
上記ｂの値（ｂ＝３５０ＭＰａ）、及び、引張り試験で求めた△σｈ及び△σＹの値（△σｈ＝５６９．２ＭＰａ、△σＹ＝４９３．０ＭＰａ）を式（３２）に代入した結果、ｆＭ−ｍｉｎ＝５３．３％であった。
また、上記ｂ、△σｈ及び△σＹの値を式（３３）に代入した結果、ｆＭ−ｍａｘ（ｆＭ−ｍａｘ＝７６．６％）が得られた。【０１４７】
なお、有効幅ｅを上記式（１８Ａ）〜（２０）（または、上記式（４７））を用いて算出した結果、有効幅ｅとして１９.２ｍｍが得られた。ここで、板形状等に応じた係数である平板座屈係数ｋが４であり、板幅ｗが６０ｍｍであり、板厚ｔが１．０ｍｍであり、降伏応力σＹ０が３０１ＭＰａであり、弾性率Ｅが１８０ＧＰａである。なお、板幅ｗには、図１４に示される構造材の高さ（５０ｍｍ）と頂部の幅（７０ｍｍ）との平均値（６０ｍｍ）を代表値として使用した。【０１４８】
また、上記鋼板ＢＰ（図１３Ａ）を曲げ加工して、図１３Ｂに示したような形状の未処理の構造材１０を作製した。未処理の構造材１０は、断面が図１４に示したようなハット形状になるように配置された五つの平坦部を具備し、このうち中央の三つの平坦部１１を含む各辺の垂直断面における辺長が５０ｍｍ、７０ｍｍ、５０ｍｍであった。【０１４９】
このように作製した未処理の構造材１０に対して平板状の別の構造材２０をスポット溶接して、図１３Ｃに示したような構造材組立体を作製した。スポット溶接Ｓは、フランジ部を構成する平坦部の幅方向中央に、長手方向に向けて間隔３０ｍｍで行われた。また、長手方向端部（衝撃を加える側の端部。以下、「衝撃付加側端部」という）から最初のスポット溶接までの距離は、１５ｍｍであった。【０１５０】
このようにして製作された構造材組立体に対して、炭酸ガスレーザにより試験片の長手方向（引張方向）に向けて複数パスのレーザ熱処理を行った。レーザ出力を５ｋＷに、熱処理速度を１２ｍ／ｍｉｎに制御した。レーザ熱処理におけるレーザ出力及び熱処理速度は、以下の実施例においても同一に制御した。試験Ｎｏ．１では、図１４に黒塗りで示した屈曲部から１９.２ｍｍの領域全域、すなわち有効幅領域全域に亘ってレーザ熱処理を行った。したがって、この場合、有効幅領域に対する硬化領域の体積分率は１００％であった。このとき、上述のデータを用いて上記式（３１）によって算出した加工硬化係数Ｅｈは、４１５５．８ＭＰａであった（ここで、εｐ＝０．０５）。【０１５１】
レーザ熱処理を行った箇所についてビッカース硬度の測定を行った。未処理の構造材のビッカース硬度は１４０であったのに対して、レーザ熱処理後のビッカース硬度は３０６であり、硬化領域が十分に焼き入れ硬化されていることを確認した。【０１５２】
このようにレーザ熱処理が施された構造材組立体の長手方向が鉛直方向と一致するように、且つその衝撃付加側端部が上向きになるように構造材組立体を設置し、その真上に位置する３００ｋｇの落錘を高さ２ｍから落下させて衝撃試験を行った。【０１５３】
衝撃試験を行う際に、構造材組立体の直下に荷重計（ロードセル）を設置して、落錘が構造材組立体に接触した後の荷重履歴を計測した。また同時に、レーザ変位計によって落錘が構造材組立体に接触した後の落錘の変位履歴（落錘が構造材組立体に接触してからの落錘の下降量の時間履歴）も計測した。このように計測した荷重履歴及び変位履歴に基づいて荷重−ひずみ線図を作成した。この荷重−ひずみ線図から初期ピーク反力を算出し、また、初期ピーク反力を構造材組立体の断面積（３４０ｍｍ２）で除して初期ピーク応力を算出した。このときの初期ピーク反力は１４６．９ｋＮであり、初期ピーク応力は４３２．０ＭＰａであった。【０１５４】
試験Ｎｏ．２では、上記試験Ｎｏ．１と同様に未処理の構造材組立体を製作すると共に、この構造材組立体にレーザ熱処理を行った。有効幅領域に対する硬化領域の体積分率が７６．６％になるようにレーザ熱処理を行った。このとき、上述のデータを用いて上記式（３１）によって算出した加工硬化係数Ｅｈは、４３０１．６ＭＰａであった（ここで、εｐ＝０．０５）。【０１５５】
このようにレーザ熱処理が施された構造材組立体に対して上記試験Ｎｏ．１と同様に衝撃試験を行い、試験結果に基づいて初期ピーク反力、初期ピーク応力を算出した。このときの初期ピーク反力は１５０．６ｋＮであり、初期ピーク応力は４４３．０ＭＰａであった。【０１５６】
試験Ｎｏ．３では、上記試験Ｎｏ．１と同様に未処理の構造材組立体を製作すると共に、この構造材組立体にレーザ熱処理を行った。有効幅領域に対する硬化領域の体積分率が５３．３％になるようにレーザ熱処理を行った。このとき、上述のデータを用いて上記式（３１）によって算出した加工硬化係数Ｅｈは、４１５５．８ＭＰａであった（ここで、εｐ＝０．０５）。【０１５７】
このようにレーザ熱処理が施された構造材組立体に対して上記試験Ｎｏ．１と同様に衝撃試験を行い、試験結果に基づいて初期ピーク反力、初期ピーク応力を算出した。このときの初期ピーク反力は１４６．３ｋＮであり、初期ピーク応力は４３０．１ＭＰａであった。【０１５８】
以上の結果を下記表１にまとめた。【０１５９】
【表１】
2012026591.tif 000051
【０１６０】
表１から、有効幅領域に対する硬化領域の体積分率（ｆＭ）が５３．３％（＝ｆＭ−ｍｉｎ）であるときの初期ピーク応力は、この体積分率が１００％であるときの初期ピーク応力とほぼ同一であることが分かる。また、有効幅領域に対する硬化領域の体積分率が７６．６％（＝ｆＭ−ｍａｘ）であるときの初期ピーク応力は、この体積分率が５３．３％及び１００％であるときの初期ピーク応力よりも高いことが分かる。このように、試験Ｎｏ．３では、試験Ｎｏ．１に比べて少ないコストで試験Ｎｏ．１と同等の変形抑制能力を得ることができる。また、試験Ｎｏ．２では、試験Ｎｏ．１に比べて少ないコストで試験Ｎｏ．１よりも高い変形抑制能力を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
未処理の構造材に対して適切な箇所に熱処理を行って構造材を局所的に硬化させることで、変形抑制能力が十分に高められた構造材を提供することができる。
【符号の説明】
【０１６２】
１０    構造材
１１    平坦部
１２    屈曲部
１５    有効幅領域
２０    構造材
【図１】
2012026591.tif 000065
【図２】
2012026591.tif 000066
【図３】
2012026591.tif 000067
【図４Ａ】
2012026591.tif 000068
【図４Ｂ】
2012026591.tif 000069
【図４Ｃ】
2012026591.tif 000070
【図５】
2012026591.tif 000071
【図６Ａ】
2012026591.tif 000072
【図６Ｂ】
2012026591.tif 000073
【図７】
2012026591.tif 000074
【図８】
2012026591.tif 000075
【図９Ａ】
2012026591.tif 000076
【図９Ｂ】
2012026591.tif 000077
【図１０】
2012026591.tif 000078
【図１１】
2012026591.tif 000079
【図１２】
2012026591.tif 000080
【図１３Ａ】
2012026591.tif 000081
【図１３Ｂ】
2012026591.tif 000082
【図１３Ｃ】
2012026591.tif 000083
【図１４】
2012026591.tif 000084
【図１５】
2012026591.tif 000085
【図１６】
2012026591.tif 000086
【図１７】
2012026591.tif 000087
【図１８】
2012026591.tif 000088
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月30日(2012.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造材の一方向に延在し、前記一方向に垂直な方向に曲げが与えられた屈曲部を備えた構造材の熱処理方法であって、
前記屈曲部の有効幅ｅを決定し；
前記屈曲部から前記一方向に垂直な方向に向かう距離が前記有効幅ｅ以内である前記屈曲部を含む領域を有効幅領域と定義し、この有効幅領域のうち熱処理により硬化された領域が占める割合を硬化率ｆＭと定義した場合に、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率である、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの一次微分値、または、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの増加率に基づいて硬化率ｆＭの範囲を決定し；
前記硬化率ｆＭの範囲を満たすように前記構造材の前記有効幅領域に対して熱処理を行う；
ことを特徴とする構造材の熱処理方法。
【請求項２】
前記変化率が、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の前記硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの一次微分値、または、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の降伏応力σＹの測定値と前記硬化率ｆＭの値が０超かつ０．１以下である場合の降伏応力σＹの測定値とから得られた前記硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの増加率であることを特徴とする請求項１に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項３】
前記変化率に基づいて算出された加工硬化係数Ｅｈが、前記硬化率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈ以上になるように、前記硬化率ｆＭの範囲を決定することを特徴とする請求項２に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項４】
前記硬化率ｆＭが１である場合の流動応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の流動応力との差をΔσｈ、前記硬化率ｆＭが１である場合の降伏応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力との差をΔσＹ、前記変化率をｂと定義した場合に、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（１）で表されるｆＭ−ｍｉｎ以上かつ１未満であることを特徴とする請求項２に記載の構造材の熱処理方法。
【数１】
2012026591.tif 000089
【請求項５】
前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（２）で表されるｆＭ−ｍａｘ以下であることを特徴とする請求項４に記載の構造材の熱処理方法。
【数２】
2012026591.tif 000090
【請求項６】
前記変化率が硬化率ｆＭに対する流動応力σｈの変化率と等しくなる境界硬化率ｆＭをｆＭ−ｍａｘに決定し、このｆＭ−ｍａｘに基づいて前記硬化率ｆＭの範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項７】
前記硬化率ｆＭの範囲を、下記式（３）を満足する範囲に決定することを特徴とする請求項６に記載の構造材の熱処理方法。
【数３】
2012026591.tif 000091
【請求項８】
前記硬化率ｆＭの範囲を、加工硬化係数Ｅｈが、前記硬化率ｆＭが１であるときの加工硬化係数Ｅｈと等しくなるときの硬化率ｆＭ−ｍｉｎ以上かつ１未満に決定することを特徴とする請求項６に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項９】
前記構造材中に含まれる化学成分について、炭素の質量百分率をＣ、シリコンの質量百分率をＳｉ、マンガンの質量百分率をＭｎ、ニッケルの質量百分率をＮｉ、クロムの質量百分率をＣｒ、モリブデンの質量百分率をＭｏ、ニオブの質量百分率をＮｂ、バナジウムの質量百分率をＶと定義した場合に、前記熱処理により硬化された領域が、下記式（５）及び（６）によって算出されたビッカース硬度以上の領域であることを特徴とする請求項１に記載の構造材の熱処理方法。
【数５】
2012026591.tif 000092
【数６】
2012026591.tif 000093
【請求項１０】
前記熱処理が、レーザによって行われることを特徴とする請求項１に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項１１】
前記熱処理の１パスが、前記一方向の全長にわたって連続的に行われることを特徴とする請求項１に記載の構造材の熱処理方法。
【請求項１２】
構造材の一方向に延在し、前記一方向に垂直な方向に曲げが与えられた屈曲部を備える構造材であって、
前記屈曲部から前記一方向に垂直な方向に向かう距離が有効幅ｅ以内である前記屈曲部を含む領域を有効幅領域と定義し、この有効幅領域のうち熱処理により硬化された領域が占める割合を硬化率ｆＭと定義した場合に、この硬化率ｆＭが、１未満であり、かつ、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率である、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの一次微分値、または、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの増加率に基づいて決定された硬化率ｆＭの範囲に含まれることを特徴とする熱処理された構造材。
【請求項１３】
前記変化率が、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の前記硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの一次微分値、または、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の降伏応力σＹの測定値と前記硬化率ｆＭの値が０超かつ０．１以下である場合の降伏応力σＹの測定値とから得られた前記硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの増加率であることを特徴とする請求項１２に記載の熱処理された構造材。
【請求項１４】
前記硬化率ｆＭの範囲が、前記変化率に基づいて算出された加工硬化係数Ｅｈが前記硬化率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈ以上になるように決定された範囲であることを特徴とする請求項１３に記載の熱処理された構造材。
【請求項１５】
前記硬化率ｆＭが１である場合の流動応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の流動応力との差をΔσｈ、前記硬化率ｆＭが１である場合の降伏応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力との差をΔσＹ、前記変化率をｂと定義した場合に、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（７）で表されるｆＭ−ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１２に記載の熱処理された構造材。
【数７】
2012026591.tif 000094
【請求項１６】
前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（８）で表されるｆＭ−ｍａｘ以下であることを特徴とする請求項１５に記載の熱処理された構造材。
【数８】
2012026591.tif 000095
【請求項１７】
前記各流動応力が、５％の塑性ひずみが生じたときの耐力として定義されることを特徴とする請求項１５に記載の熱処理された構造材。
【請求項１８】
前記一方向に垂直な幅寸法をｗ、前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０、構造材の前記一方向の最大応力がこのσＹ０になるような応力が前記一方向に向けて付与されたときの前記一方向に垂直な幅方向の各位置の応力をσｘと定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（９）により定義されることを特徴とする請求項１２に記載の熱処理された構造材。
【数９】
2012026591.tif 000096
【請求項１９】
厚さ寸法をｔ、ポアソン比をν、弾性率をＥ、前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０と定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（１０）により定義されることを特徴とする請求項１２に記載の熱処理された構造材。
【数１０】
2012026591.tif 000097
【請求項２０】
厚さ寸法をｔ、前記一方向に垂直な幅寸法をｗ、弾性率をＥ、前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０と定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（１１）により定義されることを特徴とする請求項１２に記載の熱処理された構造材。
【数１１】
2012026591.tif 000098
【請求項２１】
前記構造材中に含まれる化学成分について、炭素の質量百分率をＣ、シリコンの質量百分率をＳｉ、マンガンの質量百分率をＭｎ、ニッケルの質量百分率をＮｉ、クロムの質量百分率をＣｒ、モリブデンの質量百分率をＭｏ、ニオブの質量百分率をＮｂ、バナジウムの質量百分率をＶと定義した場合に、前記熱処理により硬化された領域が、下記式（１２）及び（１３）によって算出されたビッカース硬度以上の領域であることを特徴とする請求項１２に記載の熱処理された構造材。
【数１２】
2012026591.tif 000099
【数１３】
2012026591.tif 000100
【請求項２２】
前記熱処理が、レーザによって行われていることを特徴とする請求項１２に記載の熱処理された構造材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の一態様に係る構造材の熱処理方法は、構造材の一方向に延在し、前記一方向に垂直な方向に曲げが与えられた屈曲部を備えた構造材の熱処理方法であって、前記屈曲部の有効幅ｅを決定し；前記屈曲部から前記一方向に垂直な方向に向かう距離が前記有効幅ｅ以内である前記屈曲部を含む領域を有効幅領域と定義し、この有効幅領域のうち熱処理により硬化された領域が占める割合を硬化率ｆＭと定義した場合に、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率である、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの一次微分値、または、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの増加率に基づいて硬化率ｆＭの範囲を決定し；前記硬化率ｆＭの範囲を満たすように前記構造材の前記有効幅領域に対して熱処理を行う。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
（２）上記（１）に記載の構造材の熱処理方法では、前記変化率が、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の前記硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの一次微分値、または、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の降伏応力σＹの測定値と前記硬化率ｆＭの値が０超かつ０．１以下である場合の降伏応力σＹの測定値とから得られた前記硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの増加率であってもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
（３）上記（２）に記載の構造材の熱処理方法では、前記変化率に基づいて算出された加工硬化係数Ｅｈが、前記硬化率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈ以上になるように、前記硬化率ｆＭの範囲を決定してもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
（４）上記（２）に記載の構造材の熱処理方法では、前記硬化率ｆＭが１である場合の流動応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の流動応力との差をΔσｈ、前記硬化率ｆＭが１である場合の降伏応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力との差をΔσＹ、前記変化率をｂと定義した場合に、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（１）で表されるｆＭ−ｍｉｎ以上かつ１未満であってもよい。
【数１】
2012026591.tif 000101
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
（５）上記（４）に記載の構造材の熱処理方法では、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（２）で表されるｆＭ−ｍａｘ以下であってもよい。
【数２】
2012026591.tif 000102
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
（６）上記（１）に記載の構造材の熱処理方法では、前記変化率が硬化率ｆＭに対する流動応力σｈの変化率と等しくなる境界硬化率ｆＭをｆＭ−ｍａｘに決定し、このｆＭ−ｍａｘに基づいて前記硬化率ｆＭの範囲を決定してもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
（７）上記（６）に記載の構造材の熱処理方法では、前記硬化率ｆＭの範囲を、下記式（３）を満足する範囲に決定してもよい。
【数３】
2012026591.tif 000103
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
（８）上記（６）に記載の構造材の熱処理方法では、前記硬化率ｆＭの範囲を、加工硬化係数Ｅｈが、前記硬化率ｆＭが１であるときの加工硬化係数Ｅｈと等しくなるときの硬化率ｆＭ−ｍｉｎ以上かつ１未満に決定してもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
（９）上記（１）に記載の構造材の熱処理方法では、前記構造材中に含まれる化学成分について、炭素の質量百分率をＣ、シリコンの質量百分率をＳｉ、マンガンの質量百分率をＭｎ、ニッケルの質量百分率をＮｉ、クロムの質量百分率をＣｒ、モリブデンの質量百分率をＭｏ、ニオブの質量百分率をＮｂ、バナジウムの質量百分率をＶと定義した場合に、前記熱処理により硬化された領域が、下記式（５）及び（６）によって算出されたビッカース硬度以上の領域であってもよい。
【数５】
2012026591.tif 000104
【数６】
2012026591.tif 000105
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
（１０）上記（１）に記載の構造材の熱処理方法では、前記熱処理が、レーザによって行われてもよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
（１１）上記（１）に記載の構造材の熱処理方法では、前記熱処理の１パスが、前記一方向の全長にわたって連続的に行われてもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
（１２）本発明の一態様に係る熱処理された構造材は、構造材の一方向に延在し、前記一方向に垂直な方向に曲げが与えられた屈曲部を備える構造材であって、前記屈曲部から前記一方向に垂直な方向に向かう距離が有効幅ｅ以内である前記屈曲部を含む領域を有効幅領域と定義し、この有効幅領域のうち熱処理により硬化された領域が占める割合を硬化率ｆＭと定義した場合に、この硬化率ｆＭが、１未満であり、かつ、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの変化率である、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの一次微分値、または、硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの増加率に基づいて決定された硬化率ｆＭの範囲に含まれる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
（１３）上記（１２）に記載の熱処理された構造材では、前記変化率が、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の前記硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの一次微分値、または、前記硬化率ｆＭの値が０である場合の降伏応力σＹの測定値と前記硬化率ｆＭの値が０超かつ０．１以下である場合の降伏応力σＹの測定値とから得られた前記硬化率ｆＭに対する降伏応力σＹの増加率であってもよい。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
（１４）上記（１３）に記載の熱処理された構造材では、前記硬化率ｆＭの範囲が、前記変化率に基づいて算出された加工硬化係数Ｅｈが前記硬化率ｆＭが１である場合の加工硬化係数Ｅｈ以上になるように決定された範囲であってもよい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
（１５）上記（１２）に記載の熱処理された構造材では、前記硬化率ｆＭが１である場合の流動応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の流動応力との差をΔσｈ、前記硬化率ｆＭが１である場合の降伏応力と前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力との差をΔσＹ、前記変化率をｂと定義した場合に、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（７）で表されるｆＭ−ｍｉｎ以上であってもよい。
【数７】
2012026591.tif 000106
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
（１６）上記（１５）に記載の熱処理された構造材では、前記硬化率ｆＭの範囲が、下記式（８）で表されるｆＭ−ｍａｘ以下であってもよい。
【数８】
2012026591.tif 000107
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
（１７）上記（１５）に記載の熱処理された構造材では、前記各流動応力が、５％の塑性ひずみが生じたときの耐力として定義されてもよい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
（１８）上記（１２）に記載の熱処理された構造材では、前記一方向に垂直な幅寸法をｗ、前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０、構造材の前記一方向の最大応力がこのσＹ０になるような応力が前記一方向に向けて付与されたときの前記一方向に垂直な幅方向の各位置の応力をσｘと定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（９）により定義されてもよい。
【数９】
2012026591.tif 000108
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
（１９）上記（１２）に記載の熱処理された構造材では、厚さ寸法をｔ、ポアソン比をν、弾性率をＥ、前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０と定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（１０）により定義されてもよい。
【数１０】
2012026591.tif 000109
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
（２０）上記（１２）に記載の熱処理された構造材では、厚さ寸法をｔ、前記一方向に垂直な幅寸法をｗ、弾性率をＥ、前記硬化率ｆＭが０である場合の降伏応力をσＹ０と定義した場合に、前記有効幅ｅが、下記式（１１）により定義されてもよい。
【数１１】
2012026591.tif 000110
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
（２１）上記（１２）に記載の熱処理された構造材では、前記構造材中に含まれる化学成分について、炭素の質量百分率をＣ、シリコンの質量百分率をＳｉ、マンガンの質量百分率をＭｎ、ニッケルの質量百分率をＮｉ、クロムの質量百分率をＣｒ、モリブデンの質量百分率をＭｏ、ニオブの質量百分率をＮｂ、バナジウムの質量百分率をＶと定義した場合に、前記熱処理により硬化された領域が、下記式（１２）及び（１３）によって算出されたビッカース硬度以上の領域であってもよい。
【数１２】
2012026591.tif 000111
【数１３】
2012026591.tif 000112
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
（２２）上記（１２）に記載の熱処理された構造材では、前記熱処理が、レーザによって行われていてもよい。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2012026591.tif 000113
【国際調査報告】
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